發(fā)達地區(qū)中小學人工智能課程建設(shè)現(xiàn)狀、問題與對策

張志新 杜慧 高露 高凱

摘要：隨著人工智能課程在發(fā)達地區(qū)中小學的廣泛推進，課程建設(shè)中存在的問題日益顯露。研究采用問卷調(diào)查法、訪談法等，以某“新一線”城市（A市）53所中小學人工智能相關(guān)課程任課教師為調(diào)查對象，以臨近某一線城市（B市）35所、某省會城市（C市）15所中小學的調(diào)查數(shù)據(jù)為參照，從課程設(shè)計、課程實施、課程評價三大維度分析了A市中小學人工智能課程建設(shè)的現(xiàn)狀及問題。研究發(fā)現(xiàn)：多數(shù)學校開設(shè)了人工智能課程，在課程內(nèi)容的豐富度以及教學方法的選擇方面做得相對較好，但存在師資力量不夠、課時量不足、與教材配套的教學資源不足、教學環(huán)境不完善等問題。主要原因包括：課程建設(shè)尚處于探索階段，學術(shù)界對課程目標、主要內(nèi)容等問題尚未形成統(tǒng)一認識，師資人才培養(yǎng)體系等尚未建立等。借鑒課程建設(shè)領(lǐng)域相關(guān)理論和實踐經(jīng)驗，建議政府、學校和教師分別從如下幾方面進行改進：研制完整的基礎(chǔ)教育人工智能課程標準，明確課程目標和內(nèi)容范圍，提供政策支持和資金保障，建立人工智能師范專業(yè)和人工智能教師資格認定制度，增強教材編寫力量并完善評價和選用制度，鼓勵中小學與高校、企業(yè)和社會機構(gòu)合作;提供完整的相互銜接的課程體系，改善教學資源、環(huán)境和評價方式，開展人工智能與其他學科的課程融合，完善教師激勵機制;提高自身專業(yè)水平等。

關(guān)鍵詞：中小學;人工智能;課程建設(shè);發(fā)達地區(qū)

中圖分類號：G434文獻標識碼：A

一、研究背景

2017年，國務(wù)院在《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中提出：“在中小學設(shè)置人工智能相關(guān)課程，逐步推廣編程教育，鼓勵社會力量參與寓教于樂的編程教學軟件、游戲的開發(fā)和推廣”叫。2018年，教育部印發(fā)《教育信息化2.0行動計劃》，明確要求完善課程方案和課程標準，使中小學人工智能和編程課程內(nèi)容能充分適應(yīng)信息時代、智能時代發(fā)展需要以。2020年，教育部在《2020年教育信息化和網(wǎng)絡(luò)安全工作要點》中指出：要繼續(xù)推進中小學人工智能教育的課程建設(shè)、應(yīng)用與推廣工作。在國家和教育部相關(guān)政策的引導下，各地教育組織和機構(gòu)紛紛開始探索中小學人工智能教育和人工智能課程建設(shè)，掀起了一波高潮。發(fā)達地區(qū)的發(fā)達城市是掀起這一波高潮的主力軍，其中數(shù)量較多的“新一線”城市則是主力軍的代表3。中小學人工智能教育工作大規(guī)模開展幾年來，各主要地區(qū)在課程建設(shè)這項關(guān)鍵工作方面存在哪些問題、應(yīng)該怎樣解決，還需學界開展深人的實證調(diào)查和案例研究。

二、國內(nèi)外實踐和研究回顧

20世紀80年代，在英國中學的信息與通訊技術(shù)（ICT）課程中已經(jīng)融人了人工智能模塊，主要講解人工智能基礎(chǔ)知識和應(yīng)用領(lǐng)域，他們在課程標準中對課程內(nèi)容、教學方法、課時、課程評價等做出了詳細的說明"。20世紀90年代，在美國高中信息技術(shù)課程中已設(shè)有人工智能概論，旨在讓學生了解人工智能的應(yīng)用領(lǐng)域和意義，但各州對人工智能課程及其教學的要求不同”。從2016-2017學年開始，芬蘭在其國家課程中要求小學一年級及以上都要將編程、計算思維與其他科目相結(jié)合。澳大利亞從2016年開始正式將編程引入全國中小學必修課程中叨。從國外發(fā)達國家的教育政策可以看出，他們都很重視人工智能教育，并嘗試在原有課程中加入人工智能模塊。

2003年，我國教育部頒布了《普通高中技術(shù)課程標準（實驗）》，該文件首次在高中信息技術(shù)科目中設(shè)立了“人工智能初步”選修模塊，這也意味著我國開始了中小學人工智能課程建設(shè)的探索8。2012年，教育部頒布的《基礎(chǔ)教育信息技術(shù)課程標準（2012版）》在小學和初中階段的拓展模塊中融入了算法與程序人門、機器人設(shè)計與制作。2017年，教育部頒布的《普通高中信息技術(shù)課程標準（2017年版）》（下文簡稱《新課標》）中明確提出將“人工智能初步”列入“選擇性必修模塊四”。在這些具體的課程標準的指引下，2007年，深圳市在試點學校小學五年級和初中一年級開展人工智能與機器人教育普及工作四。2018年，南京市為了促進人工智能與中小學教育的融合，在多所中小學開設(shè)了人工智能選修課。2019年初，山東省教育廳將青島市列為人工智能教育試點市，確定了104所符合申報要求的試點學校，這些學校開設(shè)的人工智能課程覆蓋約20000名學生。與此同時，青島市還成立了中小學人工智能教育聯(lián)盟，旨在探索人工智能相關(guān)課程的設(shè)計模式”。同年，北京市多數(shù)中小學也開始嘗試開設(shè)人工智能課程，課程門類也越來越豐富，只是各學校在課程內(nèi)容設(shè)置上尚未達成一致。2019年下半年，中央電化教育館組織研制了人工智能相關(guān)課程（含初中版和高中版）并在全國組織了22所實驗校開始開展試驗（教電館【2019】106）。此外，廣州、上海、天津等多地也紛紛在中小學開設(shè)人工智能課程。

隨著中小學人工智能課程實踐的推進，國內(nèi)在該領(lǐng)域的研究也逐漸升溫。在中國知網(wǎng)（CNKI）里，以“人工智能教育&中小學”為主題可以檢索到文獻165篇，以“人工智能課程&中小學”為主題可以檢索到文獻43篇，文獻年代集中在2016年至2019年。國內(nèi)部分學者針對當前中小學人工智能課程建設(shè)現(xiàn)狀及存在的問題進行了研究：謝忠新等人認為“當前中小學人工智能課程缺少完善的課程內(nèi)容體系”，對此他提出了不同學段人工智能課程內(nèi)容的框架。陳凱泉針對基礎(chǔ)教育各學段學生認知特點設(shè)計了有針對性的教學內(nèi)容模塊！"。馬濤等人認為“現(xiàn)階段海淀區(qū)中小學人工智能教育存在師資不足、教學資源不足、相關(guān)參考案例不足等問題”，基于此他提出了海淀區(qū)師資培養(yǎng)方案以及不同學段的人工智能課程實施案例。劉尚琴通過分析文獻并結(jié)合現(xiàn)狀，認為“師資力量、課程教學方式、評價方法等方面仍然影響著中小學人工智能課程建設(shè)”。中國青少年科技輔導員協(xié)會通過對全國25所中小學的調(diào)查發(fā)現(xiàn)“師資力量薄弱、教學資源匱乏、學校重視度不夠等因素影響著現(xiàn)階段人工智能課程建設(shè)的持續(xù)推進”。通過系統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn)，當前我國中小學人工智能課程建設(shè)研究尚缺乏實證調(diào)查數(shù)據(jù)的支持，對各地課程設(shè)計、實施和評價過程中存在的問題缺少系統(tǒng)的分析以及針對性的改進意見，因此亟需開展實證調(diào)查和案例研究并提供相應(yīng)的對策。

三、研究設(shè)計

本研究采用問卷調(diào)查法、訪談法和文獻分析法，以某“新一線”城市（簡稱A市）三個主城區(qū)53所中小學人工智能相關(guān)課程任課教師為調(diào)查對象，并以較近區(qū)域內(nèi)某一線城市（簡稱B市）五個主城區(qū)35所中小學和某省會城市（簡稱C市）四個主城區(qū)15所中小學的調(diào)查數(shù)據(jù)為參照，從而描述A市中小學人工智能課程建設(shè)現(xiàn)狀，診斷其存在的問題。

課題組從課程設(shè)計（課程目標、課程內(nèi)容、教材）、課程實施（師資力量、教學環(huán)境、教學方法、教學評價、課時量）、課程評價三大維度開發(fā)了中小學人工智能課程調(diào)查問卷初稿，然后開展問卷的小規(guī)模預測試。預測試問卷由三位中小學教師填寫并提出修改建議，修改后采用“問卷星”平臺向A、B、C三市中小學教師定向發(fā)放。問卷的發(fā)放時間為2019年9月底至11月初，共收回問卷120份，其中有效問卷103份，對應(yīng)三地103所學校。

為了更加全面、深入地了解A市中小學人工智能課程建設(shè)存在的問題及成因，課題組在問卷調(diào)查的基礎(chǔ)上進一步制定了訪談提綱，分別從課程目標、課程內(nèi)容、教材、課時量等維度對A市中小學人工智能課程任課教師進行深入訪談。同時，采用文獻分析法，參考中小學人工智能教材、國內(nèi)外中小學人工智能課程建設(shè)相關(guān)文獻、國家教育行政部門頒布的各級各類人工智能及信息技術(shù)類課程指導綱要和教學大綱等文件，為本研究提供政策基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

四、研究結(jié)果

（一）課程設(shè)計

1.課程目標的現(xiàn)狀與問題

“信息意識、計算思維、數(shù)字化學習與創(chuàng)新、信息社會責任”四個學科核心素養(yǎng)共同構(gòu)成了《新課標》的課程目標。中小學開設(shè)人工智能課程是為了培養(yǎng)適應(yīng)人工智能時代全面發(fā)展的人，因而創(chuàng)造力、人文素養(yǎng)也是人工智能課程不可或缺的培養(yǎng)目標。通過分析A市中小學人工智能教材、中學信息技術(shù)人工智能教學大綱以及對教師的訪談結(jié)果，課題組了解到：中小學人工智能課程主要依托編程教育和機器人教育來開展，在課程實施過程中教師偏重于提升學生的操作技能，卻淡化了他們的計算思維、創(chuàng)造能力以及人文素養(yǎng)。

2.課程內(nèi)容的現(xiàn)狀與問題

調(diào)查數(shù)據(jù)顯示（如圖1所示），A市小學階段教師教授最多的內(nèi)容是編程，有83.78%的教師選擇了這個選項;其他方面也有所涉及（但難度和掌握程度要求較低）：知識表示（35.14%）、算法（27.03%）、機器學習（21.62%）、機器人與人工智能（16.22%）、人工智能倫理（16.22%）、建模與仿真（8.11%）、圖像識別（2.70%）、數(shù)據(jù)分析（2.70%）比例逐漸遞減;自動駕駛、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及自然語言識別與處理內(nèi)容未教授。

初中階段，100%的教師選擇了編程這個選項;算法占55.56%;圖像識別、大數(shù)據(jù)技術(shù)、機器人與人工智能和機器學習均占44.44%;人工智能倫理、建模與仿真、數(shù)據(jù)分析與知識表示均占33.33%;自然語言識別與處理（22.22%）、自動駕駛（11.11%）比例逐漸遞減。由此可見，與小學階段相比，初中階段涉及到的內(nèi)容領(lǐng)域除注重編程外更偏重于算法，其他領(lǐng)域的比例也明顯提高，即除了內(nèi)容涵蓋面有較大程度增加外，難度也有所提高。

以較近區(qū)域內(nèi)一線城市B市和二線城市C市為參照分析A市中小學人工智能課程教學內(nèi)容的特點，結(jié)果如圖2所示：與B市相比，A市課程內(nèi)容的涵蓋面與之相當，但編程比例更高（高出21.51%）;與C市相比，A市課程內(nèi)容涵蓋面更廣（如人工智能倫理、知識表示、建模與仿真等），但算法比例較低（低27.39%）。

A市編程比例高可能有如下原因：一是A市出臺了相關(guān)政策?！禔市教育信息化2.0》中提出“強化創(chuàng)客教育、機器人教育、人工智能教育、STEAM教育、編程教育;鼓勵和引導學校開發(fā)校本課程，充分適應(yīng)信息時代、智能時代發(fā)展需要的人工智能和編程課程內(nèi)容”。二是A市學校組織參加各種信息化比賽（如全國青少年信息學奧林匹克聯(lián)賽和全國青少年創(chuàng)意編程與智能設(shè)計大賽）的比例相對偏高（A、B、C三市的比例分別為66.67%、54.35%、34.55%）。這些比賽運用的主要知識就是編程，比賽獲得名次的選手可以獲得中考或高考加分，學校也會獲得相應(yīng)的“頭銜”。學生參加競賽可以培養(yǎng)其計算思維、合作能力等。但是，教師因為競賽而教授過多的編程及算法內(nèi)容，不符合多數(shù)學生的認知特點和興趣，惠及的學生也是少數(shù)。

3.教材的現(xiàn)狀與問題

課題組分析了國內(nèi)公開發(fā)行的中小學人工智能教材：從教材內(nèi)容上看，小學階段一般側(cè)重于技術(shù)的體驗，初中階段側(cè)重于簡單的技術(shù)原理、圖表函數(shù)和編程。A市教師對教材的滿意度調(diào)查結(jié)果顯示：小學、初中教師不滿意教材的比例分別為30.00%、34.00%。

訪談發(fā)現(xiàn)，教師不滿意教材的原因有以下幾點：第一，“與教材相配套的教學資源相對缺乏，例如各類教學資源軟件包、在線學習資源等相對較少”;第二，“教材缺乏指導性。任務(wù)性強的教材中，程序性知識多而原理性知識少，學生很難學以致用”;第三，“教材對教學環(huán)境的要求過高。由于受場地、經(jīng)費的限制，只能課堂上教授理論知識，進行實踐活動困難”;第四，“新教材對教師的要求比較高，能熟練教授和運用的教師太少”。

（二）課程實施

1.師資隊伍的現(xiàn)狀與問題

A市人工智能相關(guān)課程任課教師自認為“不了解人工智能知識”的比例是30.00%，B市是30.00%，C市是14.00%。這在一定程度上說明，A市人工智能相關(guān)課程任課教師應(yīng)提高人工智能專業(yè)知識的學習。從職前培養(yǎng)角度看，A市人工智能課程主要由原信息技術(shù)課教師兼任，教師中很少有人畢業(yè)于人工智能師范專業(yè)。這與全國大環(huán)境有關(guān)，根據(jù)2019年度普通高等學校本科專業(yè)備案和審批結(jié)果，全國有180所院校開設(shè)了人工智能專業(yè)，但其中人工智能師范專業(yè)寥寥無幾。從職后培訓角度看，A市教師參加人工智能知識培訓的比例是39.13%，B市是25.45%，C市是60.00%?？梢姡珹市教師培訓的覆蓋面偏小，培訓力度還有待提升。

2.教學環(huán)境的現(xiàn)狀與問題

調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：A市中小學建有人工智能實驗室的比例是36.96%，B市的比例是16.36%?？梢?，與一線城市B市相比，A市實驗室比例高（高20.6%），但是，實驗室的覆蓋面僅占三分之一，還有待提高。訪談發(fā)現(xiàn)：教師渴望擁有相對完善的軟硬件設(shè)施，例如擁有人工智能教學平臺以及相應(yīng)的教學設(shè)備。此外，教師還希望得到學校的重視以及機構(gòu)的支持。據(jù)了解，A市已投資5000余萬元為全市師生構(gòu)建人工智能學習超算中心、軟件平臺以及體驗設(shè)備，但在惠及各學校的個性化軟硬件教學環(huán)境建設(shè)方面，還有很長的路要走。

3.教學方法的現(xiàn)狀與問題

任友群教授認為，中小學信息技術(shù)課教學方法的改革方向是基于項目的教學。王本陸教授認為，人工智能課程適宜的教學方法是在任務(wù)的驅(qū)動下解決問題并注重團隊合作！4。另外，陳凱泉等提出人工智能教育最好采用探究式教學方法開展，以提高學生在真實的情境中解決問題的能力。鄭妍等認為，中小學人工智能課程適宜的教學方法是“教師有意義的教授+學生為主體”的項目式教學，其大體的流程為“教師提出問題激發(fā)學生的學習興趣、新知識的教授、項目探究、學生討論交流”?？梢?，學者們認為中小學人工智能課程適宜的教學方法應(yīng)該是以學生為主體的、項目式的、能發(fā)揮學生主動性、創(chuàng)造性和合作精神的教學方法。

A市中小學不同學段人工智能相關(guān)課程采用的教學方法比例分布如圖3所示。小學：討論法位居首位，占68.00%;其次是練習法和任務(wù)驅(qū)動法，均占67.57%;演示法（64.86%）、問題探究法（59.00%）、講授法（56.67%）、項目教學法（32.43%）比例逐漸遞減。初中：討論法占88.88%;其次是演示法和項目教學法，均占77.78%;練習法（55.56%）、任務(wù)驅(qū)動法（55.56%）、問題探究法（44.44%）、講授法（22.22%）比例逐漸遞減。與小學相比，初中階段講授法比例明顯降低（低34.54%），項目教學法明顯升高（高45.35%）?？梢?，A市中小學人工智能課程教師的教學方法豐富，在一定程度上淡化了知識的灌輸，有利于激發(fā)學生學習的積極性和主動性。

4.教學評價的現(xiàn)狀與問題

調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：A市對理論課程的教學評價，上機考試占67.39%，筆試占50.00%，論文占8.70%;對實踐課程的教學評價，提交作品占69.57%，上機考試占60.87%，筆試占8.70%，論文占6.52%。可見，上機考試和筆試占到了絕對多數(shù)比重，但這些評價方式往往側(cè)重于對學生認知結(jié)果的評價，而對學生的創(chuàng)新精神、動手能力、情感態(tài)度等綜合素質(zhì)的評價無能為力。對任課教師的訪談結(jié)果也印證了上述觀點，他們認為，當前人工智能教學評價存在的主要問題：一是上機考試和筆試主要以選擇題、填空題、判斷題題型呈現(xiàn)，評價內(nèi)容過于簡化，難以考查學生的能力;二是對學生提交的作品，評價主體只有教師，缺乏學生自評和學生互評?？梢?，當前的教學評價與《新課標》“利用多元評價方式”等要求還有差距。另外，國際上普遍采用的“評價量規(guī)”在當前A市中小學人工智能課程教學中也很少采用。

5.課時保障的現(xiàn)狀與問題

A市填答問卷的53位教師來自53所學校。這些教師中，93.48%的教師教授過與人工智能相關(guān)的知識，其中，71.74%的教師是在信息技術(shù)課里教授的，只有21.74%的教師是在專門開設(shè)的人工智能課程里教授的。在信息技術(shù)課里教授人工智能知識的學校中，75%的學校每周上一節(jié)信息技術(shù)課，5.6%的學校每周一節(jié)信息技術(shù)課和一節(jié)校內(nèi)興趣班課，19.4%的學校課時數(shù)量不確定;在專門開設(shè)人工智能課程的學校中，100%的教師每周上一節(jié)人工智能課程。另外，訪談發(fā)現(xiàn)：A市人工智能課程是校本課程中的必修課程，開設(shè)人工智能課程的學校，一般是從小學四年級開始每周安排一節(jié)課，而六年級和八年級受升學壓力影響安排課時數(shù)減少。教育部規(guī)定：“小學和初中信息技術(shù)課各自不少于68學時，上機課時不少于總學時的70%?！睆膯柧碚{(diào)查情況來看，A市19.4%中小學的信息技術(shù)課時數(shù)沒有達到教育部規(guī)定的課時要求，相應(yīng)地，人工智能課程的課時數(shù)也就難以保證。但是，課時數(shù)量是保證教學質(zhì)量的重要條件之一，因此需要各地區(qū)和學校更加重視。

（三）課程評價

課程評價通常包括學生、學校管理者和專家對課程的評價。訪談發(fā)現(xiàn)：從學生角度來看，A市各學?；径紩_展“學生評教”。從學校角度來看，多數(shù)學校都會對教師的教學態(tài)度、教學方法和教學管理等進行監(jiān)督和評估。但很少有學校請第三方專家對本校開設(shè)的人工智能課程開展評價，這表明課程評價的專業(yè)性還有待提高。

五、討論

通過系統(tǒng)的調(diào)查、對比和分析并結(jié)合學界的相關(guān)研究基礎(chǔ)，發(fā)現(xiàn)我國“新一線”城市中小學人工智能課程建設(shè)以及相關(guān)研究領(lǐng)域存在的主要問題與原因如下。

第一，課程目標定位有偏差。這表現(xiàn)在全國缺乏統(tǒng)一的初中和小學人工智能課程標準，學界不同學者之間缺乏共識，而學校和教師在實施課程教學過程中則偏重于學生的操作技能，淡化了對學生計算思維、創(chuàng)造能力以及人文素養(yǎng)的培養(yǎng)。

第二，課程內(nèi)容缺乏合理性。這表現(xiàn)在“新課標”里沒有規(guī)定初中和小學的人工智能課程具體內(nèi)容和模塊，學界的認識不統(tǒng)一，不同出版社的教材選擇的內(nèi)容模塊及難度存在差異，而學校和教師在實施教學時過多講授編程或算法內(nèi)容，不符合多數(shù)學生的認知特點和興趣。

第三，師資力量薄弱。這主要是因為：國家尚未建立起服務(wù)于中小學的人工智能師范專業(yè)以及對應(yīng)的教師資格認定制度，進而導致高校沒有輸出既懂人工智能技術(shù)又懂教育教學的專業(yè)人才127-29）;多數(shù)中小學都采用由原有的信息技術(shù)教師兼任人工智能課程教師的辦法，而人工智能方面的專業(yè)性培訓尚未系統(tǒng)的實施，因此師資水平難以保證。

第四，教學軟硬件環(huán)境和資源缺乏。這主要是因為距國家政策出臺不久，各地區(qū)還在探索階段。各地的政策不夠具體，缺乏資金支持，多數(shù)學校的實驗室建設(shè)剛剛起步，而個性化的軟硬件建設(shè)還需相當長一段時間。

當然，部分高校、高科技企業(yè)和培訓機構(gòu)也有意愿與中小學合作。高校通過合作可以獲得優(yōu)秀生源，高科技企業(yè)可以通過合作樹立良好企業(yè)形象并擴大教育市場規(guī)模，培訓機構(gòu)可以獲得直接課程收益等。

5.保障中小學人工智能課程教師資源

中小學的人工智能課程教師大多數(shù)由信息技術(shù)教師擔任，其專業(yè)知識儲備與人工智能專業(yè)教師的要求還有一定差距。因此，一方面，各級教育行政部門應(yīng)根據(jù)中小學的相關(guān)需求，制定中小學人工智能教師的培養(yǎng)目標、標準以及總體規(guī)劃。另一方面，各級教育行政部門應(yīng)嘗試建立中小學人工智能教師資格認定制度。當前我國尚沒有專門的人工智能教師資格認定制度，建立此制度有利于保障集技術(shù)與教學理論于一體的優(yōu)秀專業(yè)人才進人中小學，從而較大程度的優(yōu)化教師隊伍，提高教育教學質(zhì)量。

（二）學校層面

1.改善教學環(huán)境

人工智能課程對教學環(huán)境要求相對較高（如機器人領(lǐng)域的硬件和軟件要求），而A市近65%的學校尚未建立專門的實驗室，軟硬件設(shè)施設(shè)備方面的差距不利于學生的學習和教師的專業(yè)發(fā)展。因此，中小學要積極主動的爭取多方支持。首先，要對學校的現(xiàn)有經(jīng)費進行合理分配。把有限的經(jīng)費利用好，保證人工智能課程具備基本的教學軟硬件環(huán)境。其次，應(yīng)積極申請與人工智能教育相關(guān)的各級各類項目。例如，通過申請專項經(jīng)費，為人工智能實驗室建設(shè)和教學資源的開發(fā)提供支持。教學環(huán)境的改善，不僅能提高學生的動手能力，而且將程序設(shè)計中的邏輯處理、日常生活中的語音識別和圖像識別等融入其中，也可以鍛煉學生的團隊合作能力。再次，應(yīng)積極尋求與高等院校、科研院所建立合作關(guān)系。中小學在自身專業(yè)設(shè)施設(shè)備不完善的情況下，可以借助高校人工智能專業(yè)的資源推進教學。另外，中小學還可以通過“校企合作”來完善教學環(huán)境。例如，可以與科大訊飛、百度、商湯科技等高科技企業(yè)合作建立教育實驗室。當然，這個過程中要明確雙方的權(quán)利和義務(wù)，既能各取所需，又能持續(xù)合作。實踐中也有一些真實案例可供借鑒，C市部分中小學通過與一些高新技術(shù)企業(yè)（如科大訊飛）、高等學校開展合作，在人工智能教學環(huán)境建設(shè)方面取得了較大進展。

2.建設(shè)高質(zhì)量的師資隊伍

從職后培訓角度看，中小學應(yīng)加強教師的職后培訓。首先，中小學應(yīng)開展深層次的“教研活動”，以教研帶動教師專業(yè)素養(yǎng)的提升，通過一兩位有經(jīng)驗的骨干教師帶出一批合格的人工智能課程教師。其次，中小學可以利用“國培”“省培”“學歷提升”等各級各類教師培訓項目，把教師送出去，開拓視野，提升能力。再次，中小學應(yīng)與高校合作提高本校教師能力。在英國，中小學人工智能課程有很多是在高校教師的指導下開展的。例如，赫瑞。瓦特大學（Heriot-WattUniversity）為中小學搭建了人工智能課程教學網(wǎng)站，高校教師可以為中小學提供教學資源和教學指導。國內(nèi)中小學人工智能課程建設(shè)可以借鑒國外的有益經(jīng)驗，邀請具備研究能力和實踐經(jīng)驗的高校教師為其師生提供理論指導和“科研伴隨”。鑒于當前師資緊缺的情況，師資力量較薄弱的中小學還可以主動邀請高校人工智能相關(guān)專業(yè)師范生來校長期實習，在緩解師資緊張問題的同時，也能拓展本校教師的視野和能力。第四，中小學應(yīng)積極與企業(yè)實施“校企合作”。充分利用企業(yè)擁有先進技術(shù)和高層次人才的優(yōu)勢，聘請他們系統(tǒng)的參與中小學人工智能課程的設(shè)計、實施和評價，在提高本校課程質(zhì)量的同時，也能系統(tǒng)的提高本校教師的技術(shù)視野、反思能力等。

從職前培養(yǎng)角度看，我國人工智能教育起步較晚，當前還沒有人工智能師范專業(yè)畢業(yè)生4"。因此，高?？梢灾С趾凸膭畈糠钟幸庠傅娜斯ぶ悄芊菐煼秾I(yè)畢業(yè)生做中小學人工智能課程教師。北京師范大學、首都師范大學等多所高校開設(shè)了人工智能非師范專業(yè)，這些師范院校人工智能相關(guān)專業(yè)培養(yǎng)的人才，在獲取教師資格證并經(jīng)過相關(guān)培訓后可以作為當前中小學人工智能課程教師的重要來源之一。此外，立足長遠發(fā)展需要，具備條件的高校尤其是師范院校應(yīng)盡快開設(shè)人工智能師范專業(yè)，為中小學的人工智能教育培養(yǎng)專門人才。

3.開展人工智能與其他學科的課程融合

在課時量一定的情況下，人工智能課程除了單獨設(shè)置外，還可以將其融合到其他學科的教學中。首先，“中小學人工智能課程側(cè)重于技術(shù)的應(yīng)用，可以將其定位于技術(shù)類課程”。2017年教育部印發(fā)的《義務(wù)教育小學科學標準》中指出：科學課的教學內(nèi)容是“技術(shù)與工程領(lǐng)域”。因此，將人工智能課程的部分內(nèi)容融人小學科學課程中具有一定的可行性。其次，2017年教育部《中小學綜合實踐活動課程指導綱要》指出，綜合實踐活動課程的目標分為四個部分，其中一個目標為創(chuàng)意物化，該目標指向應(yīng)用技術(shù)開展設(shè)計、制作、解決實際問題并服務(wù)于學習和生活4。因此，將初中階段人工智能課程的部分內(nèi)容融合在“綜合實踐活動”中也具有一定的可行性。另外，包括A市在內(nèi)的許多地市每年都會舉辦“研學活動”，可以考慮將部分人工智能課程內(nèi)容融入這項活動中。例如：可以組織學生到人工智能發(fā)展較好的企業(yè)參觀和體驗，開闊他們的視野。學校和教師還可以帶領(lǐng)學生到高等院校的軟件學院、人工智能學院參觀，讓中小學生與大學生和人工智能專家面對面交流學習。

4.提供完善的課程體系

中小學應(yīng)結(jié)合本校實際情況積極開發(fā)人工智能課程。課程開發(fā)力量較強的學?？梢宰灾鏖_發(fā)具有本校特色的人工智能課程;課程開發(fā)力量相對薄弱的學校，可以借助外部師資和課程，依據(jù)本校特色加以改進。其次，中小學應(yīng)完善課程資源。師資力量和軟硬件設(shè)施相對較好的學校，可以自主開發(fā)課程資源;力量相對較弱的學校，可以利用教育部、人社部、公益課程資源網(wǎng)站等提供的免費在線課程資源庫，也可以與本地區(qū)的中小學、教育公司合作完善課程資源。此外，中小學也需考慮不同年級、不同學段間課程體系的銜接問題。在國家和地方課程標準未頒布之前，至少要邀請人工智能課程領(lǐng)域的專家參與課程開發(fā)，并廣泛聽取教師、學生、家長、企業(yè)各方意見。

5.完善對教師的激勵機制

教師是教育教學的核心要素，開展新課程建設(shè)需要額外投入大量的時間和精力，因此，中小學要做好這項工作就要積極調(diào)整資源分配策略，提高人工智能課程教師的福利待遇。例如，在學校資源允許的條件下，提高參與人工智能課程建設(shè)教師的績效工資、加班工資、培訓經(jīng)費等。只有充分保障教師的權(quán)利，他們才能發(fā)揮出創(chuàng)造力，產(chǎn)生更大的價值。其次，中小學應(yīng)為人工智能教師提供更多的專業(yè)自主權(quán)。例如，在課程開發(fā)、內(nèi)容模塊設(shè)置、教材選取、教學方式方法、教學評價等方面，應(yīng)充分采納教師的建議;在課時安排方面，應(yīng)充分尊重人工智能課程任課教師的工作計劃，避免隨意“占用課時”的現(xiàn)象發(fā)生。

6.優(yōu)化課程評價

中小學人工智能課程評價可以引入學習者、設(shè)計者、實施者、管理者等利益相關(guān)方開展全方位評價，尤其需要具備專業(yè)水平的第三方專家開展評價，這樣才能發(fā)現(xiàn)真問題、保證評價質(zhì)量。例如，學校在開展學生評教活動的基礎(chǔ)上，可以邀請人工智能課程和教學領(lǐng)域的專家對課程的設(shè)計、實施等環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)的評價，然后根據(jù)評價結(jié)果進行調(diào)整優(yōu)化，并形成一套科學合理的課程質(zhì)量管理方案以便持續(xù)開展評價與改進工作。

（三）教師層面

1.持續(xù)提高自身的專業(yè)水平

中小學人工智能課程任課教師，在思想上要保持學習的積極性。例如，積極參加學校組織的培訓，了解國家和地區(qū)的人工智能發(fā)展政策，主動利用網(wǎng)絡(luò)資源開展人工智能知識的自主學習等。在態(tài)度上，應(yīng)轉(zhuǎn)變?nèi)斯ぶ悄苷n程是“非主科”的認識，為未來的改變做好準備。2018年以來，浙江、天津、江蘇等地已將編程納入高考必考內(nèi)容，南京、天津等地還將編程納人中考特招考試范圍。在專業(yè)知識上，除了學習學科專業(yè)知識外，還需豐富科學人文類知識、現(xiàn)代教學方法等，更重要的是通過系統(tǒng)的“理論學習一實踐運用一反思一再實踐”提升實踐性知識。在專業(yè)能力上，除了不斷提高自身的教學能力外，更重要的是提升教學研究能力和實踐創(chuàng)新能力。

2.準確定位課程目標并努力踐行

中小學人工智能課程目標的定位，不能只追求知識的廣度與深度，更重要的是激發(fā)學生的學習興趣進而培養(yǎng)學生的計算思維、創(chuàng)造力和人文素養(yǎng)。對已習慣于主要傳授知識或操作技能的中小學教師們來說，踐行這些目標是一項相當大的挑戰(zhàn)。以下實現(xiàn)途徑可供教師們參考：其一，“編程是培養(yǎng)計算思維的重要工具和手段，它可以使計算思維的概念具體化”。對于初學者而言，圖形化編程環(huán)境相對容易使用，它允許新手通過捕捉、控制屏幕上展示不同動態(tài)角色動作的圖形塊來構(gòu)建程序，從而避免編程語法問題。當然，教師在教學過程中要避免把人工智能課程窄化為編程課程;其二，創(chuàng)造力是人工智能時代中小學生必備的核心能力，創(chuàng)造性思維可以為學生的創(chuàng)造能力提供基礎(chǔ)，這需要教師通過各種手段去引導。例如，準備有利于充分發(fā)揮學生創(chuàng)造性思維的教具以及創(chuàng)造良好課堂氛圍等;其三，社會責任、倫理道德等人文關(guān)懷類目標需要長期的熏陶，因此，可以按照由淺人深、螺旋上升的設(shè)計理念，在不同學段人工智能課程實施過程中合理穿插。

3.選擇合適的課程內(nèi)容

中小學人工智能任課教師要依據(jù)學生的認知能力、知識掌握水平以及本校的軟硬件條件，合理考慮課程內(nèi)容的編排，分層次設(shè)計不同學段的課程內(nèi)容。小學生重在感悟人工智能課程對學習和生活的影響，初中生重在體驗中感受人工智能技術(shù)的魅力，高中生重在通過項目實踐等活動提升其創(chuàng)造能力。人工智能相關(guān)的知識競賽對教育有一定價值，但競賽的內(nèi)容超出了多數(shù)學生的理解水平，所以，它適合少數(shù)感興趣的學生，不適合大多數(shù)。因此，課程內(nèi)容不應(yīng)該偏離既定課程目標而完全倒向競賽標準。教師應(yīng)結(jié)合大多數(shù)學生現(xiàn)有的知識水平進行教學，防止因難度過大給學生造成心理壓力而使其失去繼續(xù)學習的興趣。

4.合理選用教材

鑒于當前我國中小學人工智能課程建設(shè)處于起步階段，教材發(fā)展尚不成熟，因此建議中小學教師在選用教材前要先對其進行系統(tǒng)的研究和比較，之后再決定采用那些最適合本校實際情況的教材;鼓勵選用多本教材，去其所短，用其所長。在實際使用時，要大膽地對其內(nèi)容進行取舍、重組和優(yōu)化;鼓勵將教材內(nèi)容與學生的學習和生活緊密聯(lián)系起來，以更好地激發(fā)學生的學習興趣。

5.改進教學評價

如前文所述，當前中小學人工智能課程的教學評價，存在著評價主體單一、評價內(nèi)容簡化、評價工具缺乏的問題，這不利于學生的發(fā)展，建議向科學化、多元化、綜合性和發(fā)展性評價方向轉(zhuǎn)變。具體來說，評價的權(quán)力不應(yīng)該僅掌握在教師手中，還應(yīng)該鼓勵學生、家長、社區(qū)、企業(yè)的參與;總結(jié)性評價要與過程性評價相結(jié)合，在教學過程中可以采用電子作品檔案袋、學習平臺過程記錄等手段記錄學生的學習狀況;評價要體現(xiàn)科學性，不能只簡單采用選擇題、判斷題等客觀題，還要適度設(shè)置開放性題目來考察學生的能力、情感、態(tài)度、價值觀;評價還要有工具，要廣泛采用“評價量規(guī)”這種國際上普遍認可的先進工具?？傊嬲`行“評價即學習”“評價是為了學習”“評價是為了學生發(fā)展”的理念。

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作者簡介：

張志新：副教授，博士，碩士生導師，研究方向為智能學習支持環(huán)境、課程教學論（zhangzx517@163.com）。

杜慧：在讀碩士，研究方向為智能學習支持環(huán)境（1574766193@qq.com）。

高露：在讀碩士，研究方向為智能學習支持環(huán)境（1657918693@qq.com）。

高凱：教授，博士，碩士生導師，研究方向為人工智能、大數(shù)據(jù)挖掘（gaokai@hebust.edu.cn）。

收稿日期：2020年3月27日

責任編輯：趙云建